章林偉：中國海綿城市的建設與實踐

海綿城市建設背景

城市是人口高度聚集、社會經濟高度發達的地區，也是資源環境承載力矛盾最為突出的地方。改革開放以來，中國進入了城鎮化快速發展階段，城鎮化率從1979年的不到20%，到2017年的58.22%，年均增幅接近1%（見圖1）。在傳統建設理念的影響下，城市開發建設帶來的城市下墊面過度硬化，切斷了水的自然循環過程，改變了原有的自然生態本底和水文特徵。

圖1 中國城鎮化率演變情況

天然下墊面本身就是一個巨大的海綿體，對降雨具有吸納、滲透和滯蓄的海綿效應，從而對雨水徑流起到了一定的控制作用。當降雨通過下墊面的吸納、滲透、滯蓄等作用達到飽和後，會通過地表徑流自然排洩。以中國北方城市為例，城市開發建設前，在自然地形地貌的下墊面狀況下，70%～80%的降雨可以通過自然下墊面滯滲到地下，涵養了本地的水資源和生態，只有20%～30%的雨水形成徑流外排（見圖2）。而城市開發建設後，由於屋面、道路、廣場等設施建設導致的下墊面硬化，70%～80%的降雨形成了地表快速徑流，僅有20%～30%的雨水能夠入滲地下（見圖2），呈現了與自然相反的水文現象，不僅破壞了自然生態本底，也使自然的“海綿體”像罩了一個罩子，而喪失“海綿效應”，導致“逢雨必澇、雨後即旱”；同時，也帶來了水生態惡化、水資源緊缺、水環境汙染、水澇災害頻發等一系列問題。

圖2 城鎮化前後降雨徑流對比

（1）水生態惡化。城市建設破壞了原有的生態格局，建設用地擠佔了河湖水系空間，以及攔河築壩、河道整治“三面光”等過度工程化，混凝土切斷了生態聯繫，濱水綠帶難以發揮應有的自然淨化作用，使城市水系由“活水”變成“死水”，乃至黑臭。

（2）水資源緊缺。城市開發建設的大量硬化以及依靠管網的快速收排，造成降雨形成快速的徑流，切斷了地下水補給通道，加劇了城市水資源的短缺。

（3）水環境汙染。雨水地表徑流帶來了城市面源汙染。據對北京、上海調查研究表明，雨水徑流的化學需氧量（COD）排放量佔排入城市地表水環境COD總量的30％以上，也是城市黑臭水體的誘因之一。

（4）水災害頻發。大量降雨在短時間內快速形成地表徑流，加大了對城市排水系統的壓力，也放大了城市災害。據住建部2010年對全國351個城市的抽樣調查顯示，僅2008～2010年就有62%的城市發生過不同程度的暴雨內澇。

我國正處在城鎮化高速發展時期，發展不平衡、不充分的矛盾十分突出，所面臨的問題是既要補齊短板，又要提高品質。當前我國城市汙水處理設施嚴重不足，即使是東部經濟發達地區城市，汙水處理設施的覆蓋水平都很難達到全收集、全處理、全達標排放的環境要求，西部經濟欠發達地區城市的基礎設施建設水平就相差得更遠了。以品質而論，排水管網設施建設標準偏低，逢雨必澇；汙水管網質量較差，滲漏嚴重、雨汙混接，以至汙水處理廠進水“稀湯寡水”；初雨汙染失控、CSO溢流汙染嚴重，城市黑臭水體比比皆是等等。

針對當前我國城市“水問題”的嚴峻性，習近平總書記在2013年中央城鎮化工作會議首次提出，並在2014年考察京津冀協同發展座談會、中央財經領導小組第5次會議、2016年中央城市工作會議等場合，多次強調要建設“自然積存、自然滲透、自然淨化的海綿城市”。2015年國務院辦公廳印發了《關於推進海綿城市建設的指導意見》（國辦發〔2015〕75號），明確提出了要轉變城市建設的發展方式，建設海綿城市，將70%左右的降雨就地消納和利用；城市新區要以保護好生態格局，修復水生態、保護水環境、涵養水資源、保障水安全、復興水文化為目標導向；城市老區要以治澇、治黑為問題導向，結合補短板和城市環境整治（即海綿+），實現“小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解”，並要求到2020年，城市建成區20%以上的面積達到目標要求；到2030年，城市建成區80%以上的面積達到目標要求。

海綿城市建設理念

早在秦代（公元前200年）中華先賢就發明了梯田（見圖3），雨水的地表徑流通過人工修建的坎壩或魚鱗池塘，歷經“滲、滯、蓄、用、排”徑流過程，既灌溉了農作物、調蓄了水資源、防止水土流失，又沒有破壞水的循環和水文規律，很好地解決了人、地、水的關係，這是世界上堪稱經典的雨水管理方法，也被聯合國教科文組織列入了世界文化遺產名錄。中國古人也將這種人與自然和諧相處的發展方式引入到了當時的城邑和鄉村建設中。

圖3 中國梯田

許多發達國家在上世紀80年代前後就已基本完成了城鎮化進程，灰色基礎設施已基本完善，但隨著全球氣候變化以及工業化帶來的對環境生態的影響，認識到僅僅依賴灰色基礎設施的純工程做法，不能完全解決好環境生態問題，還容易導致過度工程化，加大政府的財政包袱。針對城市水生態環境所面臨問題的複雜性和目標的多元化，發達國家也在不斷調整和完善城市規劃、建設和管理的理念，在總結和實踐的基礎上,應運而生了美國的低影響開發（LID）和綠色基礎設施（GI）、澳大利亞的水敏性城市設計（WSUD）、英國的可持續排水系統（SUDS）、德國的分散式雨水管理系統（DRSM）、新加坡的ABC水計劃等（見圖4）。儘管各國在提法上不同，但做法上是殊途同歸，都是通過灰綠設施的結合，從控制雨水徑流入手，綜合施策來解決上述問題。

圖4 一些國家城市雨水徑流控制

在傳承中華先賢“道法自然”和借鑑發達國家經驗的基礎上，結合國情，我們提出了中國海綿城市建設的發展策略：通過城市規劃、建設的管控，從“源頭減排、過程控制、系統治理”著手，綜合採用“滲、滯、蓄、淨、用、排”等技術措施，統籌協調水量與水質、生態與安全、分佈與集中、綠色與灰色、景觀與功能、岸上與岸下、地上與地下等關係，控制城市雨水徑流，最大限度地減少由於城市開發建設行為對原有自然水文特徵和水生態環境造成破壞，將城市建設成“自然積存、自然滲透、自然淨化”的“海綿體”，使城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化、抵禦自然災害等方面具有良好的“彈性”，實現“修復城市水生態、涵養城市水資源、改善城市水環境、保障城市水安全、復興城市水文化”的多重目標（見圖5）。

圖5 末端治理與海綿城市對比

源頭減排。即最大限度地減少或切碎硬化面積，充分利用自然下墊面的滯滲作用，減緩地表徑流的產生，控制雨水徑流汙染、涵養生態環境、積存水資源。從降雨產匯流形成的源頭，改變過去簡單收集快排的做法，通過微地形設計、豎向控制、景觀園林等技術措施控制地表徑流（見圖6），發揮“滲、滯、蓄、淨、用、排”耦合效應。當場地下墊面對雨水徑流達到一定的飽和程度或設計要求後，使其自然溢流排放至城市的市政排水系統中，即古人云的“滿則溢”，以此維繫和修復自然水循環，實現雨水徑流及面源汙染源頭減控的要求，也有利於從源頭解決雨汙分流、錯接混接等鳩佔鵲巢的問題。

圖6 源頭減排做法示意

過程控制。充分發揮綠色設施滲、滯、蓄對雨水產匯流的滯峰、錯峰、消峰的綜合作用，減緩雨水共排效應，使從不同區域彙集到城市排水管網中的徑流雨水不同步集中洩流，而是有先有後、參差不齊、“細水長流”地匯流到排水系統中，從而降低排水系統的收排壓力，也提高了排水系統的利用效率。過程控制就是要通過優化綠、灰設施系統設計與運行管控，對雨水徑流彙集方式進行控制與調節，延緩或者降低徑流峰值，避免雨水產匯流的“齊步走”（見圖7）；依靠大數據、物聯網、雲計算等智慧管控手段，實現系統運行效能的最大化。

圖7 海綿城市建設措施前後雨水徑流變化示意

系統治理。水的外部性很強，幾乎無所不及。水又是重要的生態環境的載體，治水絕不能“就水論水”。首先，要從生態系統的完整性上來考慮，避免生態系統的碎片化，牢固樹立“山水林田湖草”生命共同體的思想，充分發揮山水林田湖草等自然地理下墊面對降雨徑流的積存、滲透、淨化作用。其次，要建立完整的水系統，水環境問題的表象在水上，但問題的根源主要在岸上，事在人為。應充分考慮水體的岸上岸下、上下游、左右岸水環境治理和維護的聯動效應。第三，要以水環境目標為導向建立完整的汙染治理設施系統，構建從產匯流源頭及汙染物排口，到管網、處理廠（站）、受納水體的完整系統。目前我國大部分城市的市政排水系統的建設和管理，由於受到管理體制和財政事權限制大都是碎片化的分割運作，管理機制上缺乏系統概念，建設和運維上缺乏系統性。第四，構建完整的治理體系：控源截汙、內源治理、生態修復、活水保質、長制久清。俗話說“三分建、七分管”，要建立一套科學的、完善的運維管理制度，如管網清疏、河道清淤、水草打理和漂浮垃圾處置、智慧管控等等。

統籌協調好各種關係（見圖8）

圖8 統籌協調好各種關係

水質與水量。有量無質，水不能用；有質無量，水不夠用。要統籌考慮量質關係，尤其是豐枯季節水位變化的量與質，只有量質統一才能支撐水生態、水環境及用水需求。

生態與安全。

分散與集中。傳統建設思路是上游建自來水廠、下游建汙水處理廠，基本上是“個人自掃門前雪，休管他人瓦上霜”，且為了追求規模效益、降低建設單價，汙水處理廠建設規模較大，不利於資源再生利用。目前中國的城市普遍缺乏生態用水，許多北方城市的汙水量遠大於自然生態所需的基流，因此，再生汙水已成為許多城市生態用水的主要來源。要處理好汙水處理廠佈局與再生利用的技術經濟關係。分散與集中需要因地制宜，相互協調銜接。

綠色與灰色。灰綠結合，避免過度工程化帶來的對環境生態系統的干擾和破壞，適度控制灰色設施的建設規模，提高投資效率。“綠色”基礎設施注重自然生態系統的利用，實現“自然積存、自然滲透、自然淨化”，主要應對大概率中小降雨；“灰色”基礎設施依靠工程措施，主要應對小概率強降雨。“綠色”與“灰色”要相互融合、互補，不能顧此失彼。

景觀與功能。有景觀無功能，“花架子”；有功能無景觀，“傻把式”。統籌好兩者的關係，把景觀留給老百姓，將功能留給工程師，將自然生態功能融合到景觀中，做到功能和景觀兼具、雨旱皆宜。

岸上與岸下。現象在水裡、根源在岸上。要處理好水體環境容量與岸上汙染物處理與排放的控制。

地上與地下。“地上”是城市靚麗風貌，“地下”是城市的良心所在。只有築牢“裡子”，才能撐起“面子”。改變“重地上、輕地下”的現象，統籌地上建設開發與地下配套市政基礎設施的同步規劃與建設，統籌考慮地表徑流與地下水入滲、補給。

試點引領，探索模式，穩妥推進

推進海綿城市建設，一方面要加快城市建設理念的轉型，使中國未來城鎮化走向綠色、低碳、生態、環保的和諧宜居、環境友好、可持續發展的道路；另一方面要加快補齊城市基礎設施建設短板，使城市既有“面子”、又有“裡子”。

在中央財政大力支持下，根據中國地理氣候的特點，針對不同的降雨分佈和城市社會經濟發展規模，分兩批選擇了30個城市進行試點（見圖9及表1），由國家財政部、住建部、水利部共同組織和指導，城市人民政府具體負責實施，試點面積不得小於20 km²，試點期限為期3年，試點任務主要是因地制宜地探索適合本地區海綿城市建設的發展模式，形成一套可複製、可推廣的做法、經驗和政策制度等。

圖9 中國海綿城市建設試點分佈及降雨徑流分區示意

表1 中國海綿城市建設試點分佈

以規劃為龍頭，將理念貫徹到頂層設計中（見圖10）。住建部及時出臺了海綿城市專項規劃編制辦法，要求各地按照國務院文件要求，結合當地實際抓緊編制海綿城市建設專項規劃，目前全國2/3的城市編制了海綿城市建設專項規劃。海綿城市專項規劃應以“維繫水生態、保護水環境、涵養水資源、保障水安全、復興水文化”為目標導向；以治澇、治黑，“實現小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解”為問題導向，一是明確山水林田湖草等生態格局，科學劃定藍綠線管控範圍、排水分區和豎向控制要求等；二是依照當地自然水文特徵、水環境等生態

圖10 海綿城市建設規劃框架

本底條件，根據“生態功能保障基線、環境安全質量底線、自然資源利用上線”的要求，確定城市徑流控制、水環境質量、城市排水防澇等規劃管控指標；三是在統籌協調水量與水質、生態與安全、分佈與集中、綠色與灰色、景觀與功能、岸上與岸下、地上與地下等關係的基礎上，提出因地制宜並符合當地技術經濟條件的海綿城市建設方案、計劃和措施。

以標準為抓手，倒逼技術更新。2014年住建部出臺了《海綿城市建設技術指南》，及時修訂城市規劃、給排水、園林、建築、道路等領域的十多項國家標準（見表2），消除推進海綿城市建設的障礙，並鼓勵各地因地制宜建立標準圖集、技術導則。組織編制《海綿城市建設績效評價標準》。

表2 海綿城市相關標準

及時總結推廣。各省也在國家試點示範的帶動下，積極開展本省的試點推廣工作，據不完全統計，目前已有13個省在90個城市開展了地方試點。28個省市區出臺了實施海綿城市建設的要求。各級試點城市都要及時對海綿城市建設的技術措施和設施運行效果進行監測和績效評價，總結成功案例，形成適宜推廣的技術措施。

原文標題：中國海綿城市建設與實踐；

刊登在《給水排水》第11期水業導航欄目。

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